电子类资料系列:世界主流GPS芯片介绍.docx
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1、世界主流世界主流 GPS 芯片介绍芯片介绍作者:作者:中国科学院微电子研究所 巴晓辉 李金海 陈杰 日期:日期:2007-3-1GPS(Global Positioning System)是全球定位系统的简称,能提供全天候的定位、授时、 测速功能。GPS 已被广泛应用于航天、航空、航海、运输、测量、勘探等诸多领域。随着 数字大规模集成电路的发展和定位功能需求,GPS 已经开始更多地嵌入到移动手持设备、 消费电子产品中。美国联邦通信委员会所制定的 E911(Enhanced 911)安全条款,规定在 2005 年年底之前,所有新推出的手机都须配备简易的定位功能,以方便救助单位及时找到 通话者的位
2、置。日本政府 2004 年宣布,将 GPS 接收功能列为 3G 手机的基本规格,并表 示 2007 年 4 月后上市的手机,均将配备 GPS 接收功能。尽管现在集成 GPS 功能的手机 尚未进入主流市场,但是将来 3G 手机的中高端机型会普遍集成 GPS 功能。核心芯片是 GPS 系统的关键部分之一,核心芯片的优劣在很大程度上决定了不同 GPS 产 品的性能差异,芯片技术直接关系到 GPS 产品的技术指标和未来发展走向。GPS 未来市 场容量的巨大吸引力使得芯片产业得以快速发展,目前已有十余家厂商推出了 GPS 芯片 。2005 年 7 月,西安华迅公司推出了国内第一块 GPS 芯片,2006
3、 年中国科学院微电子 研究所也成功开发出了两款 GPS 基带 SoC 芯片。但国内企业、研究机构的 GPS 芯片在 性能上与国外产品有很大差距,现有的芯片市场基本上还是国外几大厂商占据,这其中影 响较大的有 SiRF、Garmin、u-blox、摩托罗拉、索尼、富士通、NXP、Nemerix、uNav 等厂商,SiRF、u-blox 尤其引人注目。本文将详细介绍 SiRF 和 u-blox 公司的芯片,阐述 GPS 芯片设计的发展趋势。SiRF 公司成立于 1995 年 2 月,提供 GPS 芯片集以及相应的软件产品,其产量占全球 G PS 芯片出货量的 70%。SiRF 公司的芯片由一块射频
4、集成电路、一块数字信号处理电路和 标准嵌入式 GPS 软件构成。射频集成电路用于检测和处理 GPS 射频信号,数字信号处理 电路用于处理中频信号,标准嵌入式 GPS 软件用于搜索和跟踪 GPS 卫星信号,并根据这 些信号求解用户坐标和速度,其主打市场是无线手持设备、汽车、便携式计算设备以及一 些 GPS 专业用户。1996 年 SiRF 研制出第一代 GPS 芯片结构,称为 SiRFstarI architect ure ;1999 年 SiRF 公司研制出第二代芯片结构 SiRFstarII;2004 年 SiRF 公司推出了第 三代芯片结构 SiRFstarIII。这三代体系的共同特征如表
5、 1 所示。1997 年底,SiRF 公司在 SiRFstarI 结构的基础上推出了低功耗的 SiRFstarI/LX 芯片集(LX 的含义是 low power extension),主要用于汽车导航。SiRFstarI/LX 芯片集的快速重捕时 间仅仅在 0.1s,这对于汽车导航十分重要,因为在城市中,当汽车穿越隧道或者在高楼林 立的道路中行驶的时候,卫星信号会暂时丢失。根据统计显示,当车在高楼林立的街道行 驶过程中,卫星信号恢复后大约 45s 后很有可能又会丢失,这样重捕时间越短,在有限 时间内给出的定位数据就越多。SiRFstarI/LX 芯片集可跟踪最低到-180dBw 的卫星信号,
6、 所以在树林等对卫星信号有遮挡的地区也可使用。1999 年 SiRF 公司研制出第二代芯片结构 SiRFstarII,在此结构上推出了首款芯片产品 Si RFstarIIe,2002 年推出了 SiRFstarIIe/LP 和 SiRFstarIIt 芯片产品。SiRFstarIIe/LP 是 SiR FstarIIe 低功耗版,SiRFstarIIe/LP 的最大电流只有 60mA,在 TricklePower 模式下电流只 有 20mA。SiRFstarIIt 为在某些有处理器的系统上集成 GPS 功能提供了嵌入式解决方案, SiRFstarIIt 需要分享系统的处理器和内存才可以使用,由
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